電氣工程及自動化畢業設計論文(大專)

電??程及?動化畢業設計論?（?專）

畢業設計（論?）題?：??值班變電站的初步設計

專業：電?系統及?動化管理班級： 04級

學?：馬超

指導?師：何躍進

西安理??學函授部

?00 七年???

畢業設計（論?）任務書

?、設計、論?題?：

??值班變電站的初步設計

?、參考資料：

1、《電??程設計?冊》

2、《供?電?程》

3、《微機保護》

4、《電?系統?動化及遠動原理》

5、《電?系統分析》

三、設計、論?要求：

1、設計要求：

1）電?電?主接線?案的確定

2）設備選型

3）系統繼電保護

4）?動裝置的簡單配置

5）綜合?動化

2、論?要求：

1）論述部分：

闡述設計者的設計思路，設計過程及設計結論，要求思維清晰，邏輯清楚，?筆流暢，詳略得當，字跡?整，有效、全?的反映設計者的設計理念。

2）計算書及其他附件：

強調正確性及完整性。

3）附圖：

要求嚴格遵照制圖規范繪制和標注。

指導教師：

前?

隨著我國電?事業的飛速發展，電?規模的不斷擴?，電?結構?趨復雜，電?運?需要傳送的實時信息成倍增多，對實時性要求越來越?，常規的有?值守變電站已不適應?前的現狀。另外，隨著電

?市場化改?的不斷深?，對新建和擴建的110KV變電站?可置疑地需要??值守，必須采?綜合?動化技術。

變電站?動化內容包括電?量的采集和電?設備（如斷路器、變壓器、?閘）狀態的監視、控制和調節，實現變電站的正常運?監視和操作，保證變電站的安全和經濟運?。在發?事故時，瞬態電?量

的采集、監視和控制，由繼電保護、安全?動裝置、故障錄波等來完成，迅速切除故障，完成事故后變電站的快速恢復到正常運?的操作。從長遠的觀點來看，還應包括?壓電?設備本?的監視信息

（如斷路器、變壓器、避雷器等的絕緣狀態監視等）。此外，變電站內的所有信息量，可通過通信?絡傳輸到調度中?，運??式科和繼電保護?程師那?。

本次設計依據畢業設計任務書中提供的設計資料、技術

參數來對?次電?設備和?次電?設備進?設計。變電站是?座負荷末端的110KV降壓變電站，?次設備采?了維護量少，占地?積?的GIS組合電?，?次設備采?了技術先進，運?成熟的CSC2000

第三章電??次主接線的選擇

第四章主變壓器的選擇

第五章電?設備的選擇

第六章繼電保護

第七章?動裝置

第?章保護設備的確定

第九章綜合?動化系統的設計

第?部分短路電流計算書

第?章短路電流的計算

第?章導線選擇

參考?獻?次電?設備布置圖

第?部分設計說明書

第?章．??值班變電站的基本知識

引?

變電站?動化和??值班是當今電?調度?動化領域的必然趨勢，其發展勢頭正?興未艾。??值班是電??業隨著科學技術的發展?產?的新型的變電站運??式，在這種運??式?，先進技術成分

含量?，它集中包含了?業?動化，??智能分析，通訊等多學科先進技術的結晶，這是科學發展?般規律所直接導致的必然結果。對原有變電站有步驟地實施??值守改造勢在必?，其原因有兩點：

第?，它能更好地適應?業對電能質量的要求。現代?業，尤其是?新技術產業，對電能的電壓?平、頻率、紋波系數、供電連續性等指標都有較?的要求,我們電?企業就要適應這種要求，?業?動化

以及與之相應的變電站?動化有著信息加?量?、信息反饋快等??不能超越的優點。因此，在變電站中引??業?動化，實現??值班是科學的選擇；第?，它是電?企業安全運?的要求，統計表明

電??業的事故中，由?為因素造成的占有?定的?重，實踐證明?容易受環境、情緒、疾病等諸多因素影響，因此本?就是?個不可靠因素。確實有不少事故是由?為誤操作引起的，??值班卻可以

提?運?可靠性。例如鄭州地調早在1959年就開始采?遙控技術，40多年從未發?過誤操作，深圳供電局實現變電站??值班后，誤操作事故率降低了60%。因此，我們現在不應該再討論??值班該不

該上，?應該討論??值班該怎樣上；第三，從經濟效益的?度看，當??值班變電站達到?定數量時，就可以實現減?增效。

第?節??值班變電站的概念及基本條件

1.1概念

??值班變電站?稱??值守變電站，是指沒有經常性運?值班?員的變電站，該站的運?狀態（包括必須的各種量值、潮流?向、開關電器的位置、變壓器調壓分接頭位置、補償電容器投切組數等）

經本站的微機遠動裝置RTU 處理后，再經遠動通信轉送?上?級電業主管部門的計算機系統，并在監視器CRT和系統模擬盤屏上顯?出來，亦可打印制表，

供調度?員隨時監視查詢，然后做出相應的處理

1.2 ??值班變電站應具有的基本條件

1.2.1 電?變壓器應裝設?動調整調壓分接頭的裝置，并在它的周圍和開關室內裝設?動滅?報警裝置。

1.2.2 各種受控電器應裝設電動操作機構

1.2.3 各種電量和?電量變送器或傳感器的測量精度和可靠性應在允許范圍內，防?誤差超限。

1.2.4 各種開關電器的位置信號和補償電容器的投切數?等，均應準確采集出來。

1.2.5 變電站應裝設功能?夠的遠動終端裝置RTU，能夠準確發送、轉收的轉換各種遠動信號。

1.2.6 在變電站與調度中?之間架設具有抗?擾能?和質量優良的遠動通道，確保遠動通信系統安全可靠的運?。

1.2.7 上?級調度中?必須具有功能?較齊全的計算機?動監控系統，?且遠動系統的質量優良。

1.2.8 具備??精?的?程技術?員隊伍，熟練掌握有關安裝調試的運?管理技能??值班變電站通常為位于城市內或近郊交通?便地點的35kv變電站及110kv終端變電站。

實現??值班的?的：

（1）保證安全和防?事故

（2）減少?員過失操作事故，提?供電的可靠性。

（3）給調度?員提供電?的實時數據，提?壓送負荷的速度，提?供電效率單就技術??，凡有遙測、遙信、遙控、遙調功能的變電站，就是具備??值班運?的條件。科學技術的進步，特別是計算機

及通信技術的發展，使“四遙”變成現實。為實現??值班奠定了堅定的物質基礎。

第?節．??值班變電站的設計原則及基本要求

1.2.1 設計原則：

??值班變電站設計應以地區電?規劃及調度?動化規劃為基礎，以電?的結構，變電站的性質、規模及調度管理模式為依據進?，并遵守以下原則：

2.1.2 隔離開關應配有能滿?遙信、閉鎖要求的輔助開關，主變中性點的?閘應配有電動操作機構。

2.1.3 110KV電壓互感器應采?電容式電壓互感器，能很好的消除鐵磁諧振，10KV電壓互感器也應配有性能開靠的消諧裝置。

2.1.4各電壓等級的電流互感器應選?帶0.2級的?次線圈，以滿?計量準確需要。

2.1.5避雷器采?氧化鋅避雷器，配有在線檢測裝置，計數器應裝有通信借?。

2.1.6 站?電系統應具有兩路電源，互為備?，?動切換。站?變應選??式變或接地變，消弧線圈應配有?動補償裝置。

2.1.7 其他設備的選擇

電容器應選?密集型電容器。

直流系統的接線?式要安全可靠，合閘母線和控制母線分開，要??段供電?式，互為備?。采?免維護的鉛酸蓄電池，配有直流電壓?動調整裝置和浮充電?動調整裝置，?定要具有遙信借?。

第三章電??次主接線的選擇

電?主接線是發電?、變電站電?設計的?要部分，是構成電?系統的重要環節。主接線的確定對電?系統的整體及發電?、變電站本?運?的可靠型、靈活型和經濟型密切相關，并且對電?設備選

擇、配電裝置布置、繼電保護和遠動的設計有很?影響。因此主接線的設計是?個綜合性的問題，必須滿?技術先進、經濟合理、安全可靠：

3.1主接線設計依據：《電?電??程設計?冊》

3.1.1變電站在電?系統中的地位和作?

3.1.2負荷??和重要性，對?級負荷必須有兩個獨?電源，當?個電源失去后，能保證對全部?級負荷的不間斷供電。

3.1.3系統專業對電?主接線提供的資料。

3.1.4變電站應具有?夠的備?容量。

3.2主接線的基本要求：

3.2.1保證供電的可靠性，要充分考慮?次設備和?次設備的故障率及其對供電的影響。

3.2.2具有調度靈活，操作?便，能滿?系統在事故、檢修及特殊?式下的調整要求。

3.2.3主接線應?求簡單清晰，盡量節約?次設備的投資，節約占地?積，減少電能損失，即具有經濟性。

3.2.4應能容易地從初期過渡到最終接線，并在擴建過渡時，?次和?次設備所需的改造最?，即具有發展和擴建的可能性。

3.3變電所主接線選擇：

3.3.1 110KV主接線?式：依據《電?電??程設計?冊》的規定只有兩條110kv線路和兩臺變壓器時應采?橋式接線，橋形接線具有?作可靠、靈活、使?電器設備少，當采?GIS組合電器時．更顯?

了其優越性。橋式接線分為內橋接線和外橋接線兩種。

3.3.2內橋接線和外橋接線的優缺點?較。

內橋接線如圖?：進線1 進線2

3.3.3優點：?壓斷路器數量少，四個回路只需三臺斷路器。

3.3.4缺點：

變壓器的切除和投?較復雜，需動作兩臺斷路器，影響?回線路的暫時停運。

橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運?。

出線斷路器檢修時，線路需較長時間停運。

3.3.5適?范圍：較?容量的發電?、變電所。變壓器不經常切換，線路較長，故障率較?的情況。

外橋接線如圖?：進線1 進線2

優點：?壓斷路器數量少，四個回路只需三臺斷路器。

缺點：

線路的切除和投?較復雜，需動作兩臺斷路器，并有

?臺變壓器暫時停?；

橋連斷路器檢修時，兩個回路需解列運?；

變壓器側斷路器檢修時，變壓器需較長時間停運。適?范圍：適?于較?容量的發電?、變電所，并且變壓器切換較頻繁或線路較短，故障率較少的情況。

由于變壓器不需要經常切除，110kv所以選擇了內橋式接線。

3.3.6 l0KV主接線?式的選擇：

根據設計任務書要求，l0kV側進出線共計8回，且有?、?、三類?電負荷，據00kV-110kV變電所設于規范》第3.2.5條：當變電所裝有兩臺主變壓器時，6 -10 kV側宜采?單母分段接線，線路為12回及

任?母線故障，保護裝置動作切除母聯斷路器和主供變壓器低壓側開關后，不影響另?段母線上?戶的供電。

任?變壓器因故障停運，依靠母聯斷路器使兩段母線并列運?，不影響任何?戶的?電中斷。

缺點：

當任?母線或母線隔離開關故障或檢修時，整段母線上的?戶都將失去電源。

l0kv出線為雙回路，會使架空線路出線交叉跨越。基于以上原因，所以l0kv母線選擇了單母分段接線。

3.3.7?次主接線圖的確定

根據以上原則，電??次回路圖如附圖?

第四章主變壓器的選擇

主變壓器的變電站的重要設備，其容量，臺數直接影響主接線的形式和配電裝置的結構，如選?適當不僅可減少投資，減少占地?積，同時也可以減少運?電能損耗，提?運?效率和可靠性

4.1為保證供電可靠性，變電站?般設兩臺主變壓器。

4.2裝有兩臺變壓器的變電站，采?暗備??式，當其中?臺主變壓器因事故斷開另?臺主變壓器的容量滿?所全部負荷70%~80%

4.3該變電站為110kV/10kV 的終端降壓變電站，應選擇雙繞組變壓器。

4.4連接?式必須和系統電壓相位?致，否則不能并列運?，110kV以上電壓變壓器繞組都采?Y0連接、10kV采?三?型連接。

4.5調壓?式的選擇：有載調壓變壓器，調壓范圍較?，?般在15%以上，?且即要向系統傳送功率，?可能從系統倒送功率，因此?選有載調壓變壓器。

4.6冷卻?式：考慮到冷卻系統的供電可靠性，要求及維護?作量，?選?然風冷卻?式。

所以，采?兩臺SFZT—50000/110型變壓器，參數具體如下：

型號：SFZT—50000/110

額定容量（kva）：50000

額定電壓（kV）：?壓—110±8×1.25% 低壓—6.3 6.6 10.5 11

空載電流（A）：1.0

空載損耗（kW）：59.7

負載損耗（kW）：216

阻抗電壓（%）：10.5

連接標號：YN，d11

質量（t）:器?—— 38.5

上節油箱——4.8

油——10.85

運輸——58.5

總質量——65

軌跡/縱向：2000/1435

外型尺?（長×寬×?，mm）：7300×4800×5760

?產?：沈陽變壓器?

第五章電?設備的選擇

電?的選擇主要任務是：選擇滿?變電站及輸、配電線路正常和故障狀態下?作要求的合理的電?設備，以保證系統安全、可靠、經濟的運?。電?設備選擇的?般原則：

滿?正常運?、檢修、短路和過電壓情況下的要求。并考慮遠景發展。

應按當地環境條件校核。

應?求技術先進和經濟合理。

與整個?程的建設標準應協調?致。

選?的新產品均應具有可靠的試驗數據，并經鑒定合格。

5.1斷路器的選擇

原則：?壓斷路器是以電壓、電流及開斷電流來選擇。按動穩定和

穩定來校驗。

選擇計算公式如下：

5.1.1電壓：Ug≤Un

5.1.2電流：≤In

由于?壓開斷電?沒有連續過載的能?，在選擇其額定電流時，應滿?各種可能運??式下回路持續?作電流的要求，即取最?持續?作電流?

5.1.3開斷電流：I dt≤I kd

式中：I dt--斷路器實際開斷的時間t秒的周期分量

I kd--斷路器的額定開斷電流

5.1.4動穩定：i ch≤i max

式中：i ch--三相短路沖擊電流

i max--斷路器極限通過電流峰值

5.1.5熱穩定：I∞2t dz≤I t2t

式中：I∞--穩態三相短路電流

t dz--短路電流發熱等值時間

I t--斷路器T秒熱穩定電流

5.2 110KV開關的確定

選?GIS全封閉組合電器，包括：110KV進線間隔2回、110KVYH間隔2回、110KV分段間隔1回。

5.2.1斷路器（CB）技術參數如下：

額定電壓：110kV 額定電流：1250A

最??作電壓：126kV

額定熱穩定電流(4S)：31. 5kA

額定斷路開斷電流：31. 5kA

額定動穩定電流：80kA

額定斷路關合短路電流：（峰值）80kA

額定開斷時間：3周波

校驗A. U g（110kv）=U n（110kv）

B. I （173 ．597）＜I n（1250A）

C. I f1（4. 78KA）≤I kd(31.5KA)

D.動穩定校驗：i ch（12. 191KA）≤i max（80KA）

E.熱穩定校驗；

I∞2t dz（4. 78KA. 2. 5S）≤I t2t（31.5KA. 4S）

路器經校驗合格。

5.3隔離開關參數的效驗

5.3.1隔離開關（DS）技術參數如下：

額定電壓：110kV

額定電流：1250A

最??作電壓：126kV

額定熱穩定電流(4S)：31. 5kA

額定短路開斷電流：31. 5kA

額定動穩定電流：80kA

額定短路關合短路電流：（峰值）80kA

額定開斷時間：3周波

校驗A. U g（110kv）=U n（110kv）

B. I （173 ．597）＜I n（1250A）

C.動穩定電流80KA>沖擊電流12. 191KVA

D.熱穩定校驗；

I∞2t dz (4.78KA. 2.5S)≤I t2t（31.5KA. 3S）

隔離開關經校驗合格。

5.3故障關合接地開關（FES）和檢修?接地開關（ES）技術參數：

額定電壓：110kV 額定電流：1250A

最??作電壓：126kV

額定熱穩定電流(4S)：31.5KA額定短路開斷電流：31. 5kA

額定動穩定電流：80kA額定短路關和短路電流：（峰值）80kA

5.3.1 110KV母線、10KV母線的選擇：

5.3.1.1最?長期?作電流選擇母線截?

I xu≥I g式中I xu--母線在相應的環境溫度下布置?式下的長期允許電流值

I g--母線長期?作電流

5.3.1.2經濟電流密度選擇導線截?

Ｓ＝I /J 式中?I /J--母線最??作電流A

Ｊ--經濟電流密度A/mm2.

5.3.3.3動穩定校驗

δjs≤δr 式中δjs--作?于母線上的計算應?

δr--母線最?允許應?硬鋁為70MPA

δjs：＝１.76·lc/aw·L ch×102MPA

5.3.3.4熱穩定校驗：

鋁母線：S min=I∞／95·√T j K if×103

K if--為集膚效應系數．當矩形母線截?在1000MM2以下時，取1，在

1000-1200 MM'時取1.2。因此，110kv進線，我們按經濟電流密度選擇，GIS組合電?封閉母線技術參數與開關相同，經熱穩定校驗合格。 l0kv母線我們按持續?作電流選擇，型號為125×8的單?矩形硬

母線且豎放，經動穩定校驗，熱穩定經驗合格。

5.4電壓互感器的選擇

根據電壓互感器正常?作條件（?、?次回路電壓、?次負荷、

確度等級）來選擇。

按動穩定及使?環境條件進?校驗。

GIS組合電?內電壓互感器為電磁式，

變?為：110/√3 0. 1／√ 3 0. 1

準確度等級為：0.2／3

效驗：A. U g（110kv）=U n（110kv）

B. I ch（51 .556KA）＜I max（80KA）

GIS組合電?內電壓互感器經校驗合格

5.5電流互感器的選擇

根據電流互感器正常?作時的電壓（?、?次回路電壓），電流（

次回路的電流、?次的負荷、準確度等級）來選擇，并進?動、熱穩定度校驗。

GIS組合電?內電流互感器的變?為：2×300A/5

準確度等級為：0.2/0.5/3P/3P

效驗：A. U g（110kv）=U n（110kv）

B. I n（600A）>L g（347. 2A）

C. i ch（12 .19KA）≤i max（80KA）

D. I r（31. 5KA）> I f(4. 78KA) I r--熱穩定電流

GIS組合電?內電流互感器經校驗合格

5.6 10KV開關的選擇門

由于lOkV選?為戶內成套設備，所以選取戶內型?壓真空斷路器。

根括銀河產品說明書，10kv配電裝置為戶內布置。選?CP800（B)型?車

式開關柜。

10kv側?關柜內設備選擇如下：

5.6.1斷路器：

選?LN21?10／630-25（4S）

校驗：A.U g（10kv）＝Ｕn（10kv）

B. I n（630KA）＞I g（212. 8KA）

C．i ch(51 .556KA)＜i max（63KA）

D.I r（25KA）＞I f（20. 22KA）

5.6.2?車或開關柜?需隔離開關

5.6.3電流互感器：

選?LZZBJ12-10型。準確度等級：0. 2/0. 5/10P20變?：300/5

校驗：A.U g（10kv）＝Ｕn（10kv）

B. I n（400KA）＞I g（381.92KA）

C．i ch(51 .556KA)＜i max（59KA）

D.I r（33KA）＞I f（20. 22KA）

5.6.4電壓互感器：

選擇：JDZXF-10型

變?： 1000/√3 100/√3 100/3

校驗： A.U g（10kv）＝Ｕn（10kv）

5.6.5避雷器：

選擇：HY5WS-16.5/50根據?冊“國產避雷器電器絕緣完全可以配合，不必校驗。”

5.7變壓器低壓側開關、l0kv母聯開關柜選擇

5.7.1斷路器：

選?LN21?10/2000-25型

校驗：U g（l0kv）=U n（l0kv）

I n（200KA）＞I g（1909KA）

i ch（51 .556KA）＜i max（59KA）

I kd（25KA）>I f（20．22KA）

5.7.2電流互感器的選擇：

選?LZZB12-10型 2000/5A D級熱穩定倍數50,動穩定倍數90

校驗：U g（10kv）=U n（10kv）

I n（2000A）＞I g（190．90A）

i ch（51 .556KA）＜i max（180KA）

I r（100KA）＞I f（20．22KA）

5.7.3電壓互感器、避雷器與饋線開關柜所選型號?致。